引言

近年来，页岩气资源开采飞速发展，全球能源市场发生巨大改变。开采页岩气主要运用水力压裂技术，此技术需要大量水资源。很少有文献分析北美页岩气发展如何对水资源可利用量产生影响，对全球范围的研究更是少之又少。世界资源研究所(World Resources Institute, WRI)利用Aqueduct Water Risk Atlas的数据信息，首次对全球和各个国家页岩气区块的水资源可利用量进行研究，填补了这片空白。

WRI研究报告的侧重点不在于评估石油和天然气行业在水资源管理方面的表现，而是在于利用Aqueduct Water Risk Atlas数据库促进全球各地政府、企业、社会的交流，全面认知水资源可利用量，可持续开采页岩气资源。WRI报告结果公布在一个互动网络平台，并且保持实时更新。(http://www.wri.org/resources/maps/water-for-shale)

页岩气开发与水资源

页岩储层具有空隙度小、低渗透率的特点，因此页岩气开采多采用水力压裂技术。水力压裂原理是在高压下向地层注入含有各种添加剂成分的压裂液，使储层裂缝扩大，并且依靠支撑剂使裂缝在压裂液返回后不会封闭，从而提高储层的渗透率，以达到增加页岩气产量的目的。水力压裂技术需要大量水资源，所以在评估一个区域页岩气开发可行性时，应重点考虑水资源可利用量和与此相关的商业风险。

虽然美国页岩气开采用水量只占全国用水量的1%，但是就页岩气开采集中地区而言，26%的地区正经历严峻的用水危机。例如，在美国德州约翰逊县2008年页岩气开采用水量占总用水量的三分之一。因此，尽管全国范围内用于页岩气开采的水量低于其他用水量，但是在局部地区页岩气开采用水与其他用水相竞争。

在水资源匮乏的地区，页岩气开发过程中的大量取水将加剧水资源消耗，破坏环境，以及影响其他正常用水。这些外部因素都将导致石油和天然气企业面临商业风险，包括财务风险、信誉风险和监管风险。财务风险通常由于昂贵的水运输费用导致：一家纽约能源公司页岩气井每口平均用水花费90万美元，其中极大部分来源于运输费用。信誉风险指严峻用水危机和其他环境影响导致民众反对开展页岩气项目。监管风险指政府顾及到水资源消耗和环境恶化限制甚至禁止页岩气开采。例如南非的社会团体曾反对壳牌公司在半荒漠地区开采页岩气，当地政府因此临时禁止壳牌公司的水力压裂取水。这些风险短期甚至长期影响页岩气开发，阻碍公司业务和损害公司利益。

评估水资源可利用量和商业风险

能源企业在选择供页岩气开发的淡水资源时需要了解当地、区域的淡水资源情况。全球石油和天然气产业环境和社会事务联盟（IPIECA）提出选择石油和天然气开采用水水源地“六步法”。第一步，与利益相关者和立法监管部门合作；第二步，了解当前和未来项目用水要求；第三步，在项目所在地选择水源；第四步，评估水质、水量状况；第五步，分析影响、风险、不确定性；第六步，确定最终水源。

WRI研究报告提出七个定量指标来评估水资源可利用量，并以此分析全球范围内主要页岩气区块的商业风险。七个定量指标是：地表取水基线，季节变化，干旱程度，地下水取水补给比，主要用水户，人口密度，钻井深度。研究者利用地理信息分析软件ArcGIS将这些数据在地图中可视化，综合处理这些数据从而反映全球不同区域的水资源可利用量和开发页岩气所面临商业风险（财务风险、信誉风险和监管风险）。

研究结果

研究结果表明，全球近4亿人口生活在页岩气区块，38％的页岩气资源位于用水紧张或者干旱的地区，例如中国、墨西哥、南非等国家。水资源可利用量主要由两个因素影响：区域的干旱程度和区域总用水量。在干旱地区，页岩气开发难点在于找到充足水资源；而在用水紧张地区，页岩气开发面临与其他用水户争夺水资源的问题。因此，掌握全球水资源数据，合理选择页岩气开发区域，才能可持续开采页岩气资源、减少环境影响和商业风险。

根据美国能源署提供的各国可开采页岩气储存量，现有开采和生产力度，未来开发的可能性，以及综合工业、学术、非政府组织各界人士的建议，WRI选择11个国家进行深度分析。中国位列其中，其余国家有阿尔及利亚、阿根廷、澳大利亚、加拿大、墨西哥、波兰、沙特阿拉伯、南非、英国和美国。

中国是全球最大的能源生产国，同时也是最大的能源消费国。据国际能源机构预测，中国2035年能源需求将增长60%，天然气开采量提高400%。美国能源署表示中国拥有全球最丰富的页岩气资源。加之页岩气有利于减少温室气体和粉尘排放，中国政府支持开采页岩气以替代进口天然气和煤炭。过去几年中，在四川盆地和塔里木盆地已有近一百口页岩气井。自从2012年9月起，中国政府鼓励海外企业以招标方式参与国内页岩气开发，提供技术支持和经验指导。超过60%页岩气资源位于干旱或用水紧张地区，除塔里木和准葛尔盆地以外的大多数页岩气区域位于人口高度密集的地方。种种限制性因素使中国页岩气开采颇具难度。

结论与建议

全球和国家评估结果表明页岩气区块的水文条件具有时空变化大的特点。页岩气开采过程中需要的水资源是不可预期的，取决于地质条件和页岩气井的自身特点。因此，基于现有的环境影响、成本、技术、工艺经验所估计出的用水量不一定适用于新的页岩底层。此不确定性增加了开发新页岩区块的商业风险。

页岩气开发中需要大量水资源，对当地水资源产生巨大影响。在40%页岩气区块中，农业灌溉是主要用水大户。页岩气的大规模开采将导致工业和农业“争水”的问题。公众担忧开采对淡水资源水质和水量产生负面影响，这将进一步阻碍企业获得民众支持并将导致国家政策的变化。

基于以上分析结果，关于如何进行未来页岩气开发中淡水资源的评估和可持续管理，WRI对企业、政府和其他相关组织提出建议：

1. 企业在政府协助下展开水资源风险评估，全面了解当地水资源，降低商业风险。

2. 企业提高透明度，与地方监管机构、其他企业、非营利组织和民众合作减少不确定性。

3. 企业积极参与政府的水资源政策制定，共同保护水资源，减少监管风险和信誉风险。

4. 企业减少淡水资源使用量，配合水资源管理部门的工作。

文章来源：世界资源研究所(WRI)，原作者Paul Reig, Tianyi Luo,and Jonathan N. Proctor

文章编译：赵熠，河海大学环境工程本科毕业，现硕士就读于卡内基梅隆大学环境工程专业。

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